Warum können wir nicht spüren, wie sich die Erde dreht (oder sich in einem nicht-inertialen Rahmen befindet)?

Ich habe diese Frage gelesen:

Warum können wir nicht spüren, wie sich die Erde dreht?

Meine Frage ist anders, weil diese Frage nicht (nur die Kommentare) die Tatsache (die meiner Meinung nach am wichtigsten ist) behandelt, dass die Erdrotation (oder die Person auf der Oberfläche) ein beschleunigter Rahmen ist. Die Antworten (und Kommentare) auf diese Frage sprechen davon, das Gefühl mit dem Fahren in einem Schiff mit konstanter Geschwindigkeit zu vergleichen. Das ist ein Trägheitsbezugssystem. Meine Frage ist, warum wir nicht fühlen, dass wir im (nicht trägen) Bezugssystem auf der sich drehenden Erdoberfläche beschleunigt werden?

Wo Wouter sagt:

Ich weiß, dass es für diese Frage sehr spät im Spiel ist, aber dies ist teilweise eine Biologiefrage. Wir spüren die Rotation der Erde nicht, weil unsere Gehirne voreingenommen sind, sie haben sich so entwickelt. Es ist nicht sinnvoll, diese Rotation Tag für Tag zu erleben/sich dieser Rotation bewusst zu sein, genauso wenig ist es sinnvoll, sich der Schwerkraft bewusst zu sein.

Und wo Dan sagt

Da die Rotation der Erde sehr gleichmäßig ist und sich nicht ändert, ist die gefühlte Zentripetalbeschleunigung nahezu konstant. Dies bedeutet, dass die (kleine) Zentrifugalkraft der Rotation zur Schwerkraft hinzugefügt wird, um die "Hintergrundkraft" zu bilden, die wir nicht bemerken.

Und das:

https://www.sciencealert.com/here-s-why-we-don-t-feel-earth-s-rotation-according-to-science

Wo steht:

Warum können wir es nicht alle fühlen? Die Antwort liegt in der Natur der Erdbewegung. Stellen Sie sich vor, Sie sitzen in einem Flugzeug, wenn es reibungslos mit konstanter Geschwindigkeit und konstanter Höhe fliegt. Sie haben Ihren Sicherheitsgurt gelöst, um den Gang entlang zu gehen, aber Sie können die Bewegung des Flugzeugs nicht spüren. Der Grund ist einfach: Sie, das Flugzeug und alles andere darin reisen mit der gleichen Geschwindigkeit. Um die Bewegung des Flugzeugs wahrzunehmen, muss man einen Blick auf die Wolken draußen werfen.

Dieser sagt also, dass wir es nicht fühlen, weil wir uns wie in einem Flugzeug mit dem Flugzeug bewegen, also ist dies unser Trägheitsbezugssystem.

Aber das Flugzeug bewegt sich in diesem Beispiel mit einer konstanten Geschwindigkeit. Ich glaube, es ist nicht in Ordnung, es mit der Rotation der Erde zu vergleichen, weil die Drehung der Erde ein Drehimpuls ist, und obwohl der Drehimpuls selbst konstant ist, wird dies als Beschleunigung betrachtet, also jeder Punkt (oder jede Person) auf der Oberfläche von die Erde beschleunigt.

Nun sagt eine Antwort, dass wir es nicht spüren, weil unser Gehirn an die Beschleunigung gewöhnt ist. Der andere sagt, es liegt daran, dass der Drehimpuls der Erde konstant ist.

Welcher ist richtig? Ich verstehe nicht, liegt es daran, dass sich die Beschleunigung nicht ändert, oder liegt es daran, dass unser Gehirn daran gewöhnt ist, oder liegt es daran, dass die Zentripetalkraft im Vergleich zur Schwerkraft so gering ist?

Frage:

  1. Warum spüren wir eigentlich den Drehimpuls der Erde nicht, liegt es daran, dass sich die Beschleunigung nicht ändert, oder liegt es daran, dass unser Gehirn daran gewöhnt ist, oder liegt es daran, dass die Zentripetalkraft im Vergleich zur Schwerkraft so gering ist?

  2. Selbst wenn sich die Beschleunigung nicht ändert, befindet sich die Person auf der Oberfläche in einem nicht trägen Bezugssystem. Wie können wir diese Beschleunigung nicht spüren? Das Äquivalenzprinzip gilt nur für die Schwerkraft und die Beschleunigung und nach GR würden wir den Unterschied zwischen ihnen nicht kennen. Aber wir würden es trotzdem spüren.

Du meinst die Drehung der Erde um die Sonne oder die Drehung um die eigene Achse?
Spin, also eigene Achse.
Sie kennen Jetstreams ?
Ich kann mir vorstellen, dass empfindliche Instrumente es fühlen können, aber unsere biologischen Sensoren sind wahrscheinlich nicht präzise genug.

Antworten (4)

Ich würde mir vorstellen, dass der Grund damit zu tun hat, dass die Zentripetalbeschleunigung dadurch eigentlich ziemlich gering ist. Die Geschwindigkeit der Erde an ihrer Oberfläche kann berechnet werden, indem man sie notiert 1  Tag = 86400  S eine volle drehen 2 π Radiant, also

v = 2 π R Erde T Tag ∼ 2 π × 6400 × 10 3  M 86400  S ∼ 470  MS − 1

Die Zentripetalbeschleunigung ist dann

A = v 2 R Erde ∼ ( 470  MS − 1 ) 2 6400 × 10 3  M ∼ 0,035  MS − 2 ≪ 9.8  MS − 2

Die Schwerkraft würde diese zusätzliche Beschleunigung also definitiv überschwemmen, und wir würden es nicht bemerken.

Obwohl Menschen empfindliche Rotationsdetektoren in unseren Innenohren haben, können wir die Erdrotation mit ihnen nicht erkennen, weil sie für diese Detektoren (die halbkreisförmigen Kanäle) zu langsam ist, um sie zu erfassen. Sie funktionieren gut, wenn sich Ihr Kopf mit einer Winkelgeschwindigkeit in der Größenordnung von ~ 1 Umdrehung pro Sekunde dreht, aber bei ~ 1 Umdrehung pro Minute erzeugen sie kein Signal - und die Geschwindigkeit der Erdrotation beträgt eine Umdrehung pro 24 Stunden.

Ich stimme Ihnen zu, dass die Antwort sowohl physikalisch als auch biologisch ist. Es gibt keinen evolutionären Vorteil, die Rotation der Erde zu erfassen - tatsächlich würde dies die unmittelbareren Bedürfnisse zum Erfassen der Rotation beeinträchtigen - was die Entwicklung der Rotationserkennung so vorantreibt, wie Sie es in dieser Antwort beschreiben.

Warum spüren wir eigentlich den Drehimpuls der Erde nicht, liegt es daran, dass sich die Beschleunigung nicht ändert, oder liegt es daran, dass unser Gehirn daran gewöhnt ist, oder liegt es daran, dass die Zentripetalkraft im Vergleich zur Schwerkraft so gering ist?

Sie spüren die Zentrifugalkraft nicht (nicht zentripetal), weil sie durch die lokale Gravitation genau aufgehoben wird: Das Geoid hat sich bereits verschoben, um diesen Effekt aufzunehmen, und kein lokales Experiment kann zwischen den beiden unterscheiden.

Der Effekt, der zählt, ist die Coriolis-Kraft, und Sie können ihre Auswirkungen auf einer menschlichen Zeitskala erleben, indem Sie ein Foucault-Pendel bauen. Die Größe dieser Beschleunigung ist jedoch zu gering, um von menschlichen Sinnen wahrgenommen zu werden.

Was ist gemeint mit "das Geoid hat sich bereits verschoben, um diesem Effekt Rechnung zu tragen"??
Die Erde ist in geeigneter Näherung ein abgeflachtes Sphäroid, und in fast allen Breitengraden ist der Radiusvektor (der vom Erdmittelpunkt auf den Punkt an der Oberfläche zeigt) nicht orthogonal zur lokalen Ebene der Oberfläche . Der Grund, warum Sie bei einer solchen Schwerkraft nicht "seitlich fallen", ist die durch die Rotation erzeugte Zentrifugalkraft.

Wikipedia sagt

Jetstreams sind das Produkt zweier Faktoren: der atmosphärischen Erwärmung durch Sonnenstrahlung, die die großen Polar-, Ferrel- und Hadley-Zirkulationszellen erzeugt, und der Wirkung der Coriolis-Kraft, die auf diese sich bewegenden Massen wirkt. Die Coriolis-Kraft wird durch die Rotation des Planeten um seine Achse verursacht. Auf anderen Planeten treibt eher innere Hitze als Sonnenwärme ihre Jetstreams an. Der Polar-Jetstream bildet sich nahe der Schnittstelle der Polar- und Ferrel-Zirkulationszellen; der subtropische Jet bildet sich nahe der Grenze der Ferrel- und Hadley-Zirkulationszellen.[2]

So entstehen Jetstreams zum Teil aus der Rotation auf der Erde und haben einen tiefgreifenden Einfluss auf uns. Sie erklären nicht nur, warum an der Nordhalbkugel Westküsten ein gemäßigteres Klima haben als Ostküsten, sie erklären auch, warum Reisen von Europa in die USA länger dauern als in die andere Richtung.

Warum können wir nicht spüren, wie sich die Erde dreht (oder sich in einem nicht-inertialen Rahmen befindet)?
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